JP7327948B2 - Gear and lever transmission system and method - Google Patents

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Description

本出願は、２０１２年５月９日に出願の米国仮特許出願第６１／６８８，１５２号の優先権を主張する。 This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 61/688,152, filed May 9, 2012.

本発明は、直線運動から円運動または回転運動への変換（あるいはその逆もしかり）、および特に、変換用の機構に関する。 The present invention relates to conversion of linear motion to circular or rotary motion (or vice versa), and in particular to mechanisms for conversion.

脚でペダルを下へ押す、またはシリンダーがシャフトを下って移動するなどの、直線運動は、例えば、自転車のクランクおよびペダルなどのクランク、または自動車エンジン中のクランクシャフトによって円運動に典型的に変換される上下サイクルを画定している。上下サイクルは、エネルギーが円運動に適用され、変換されている、下り又は動力行程、および上り又は移動行程から成る。クランクがあると、動力行程および移動行程は同一である。 Linear motion, such as pushing a pedal down with a leg or moving a cylinder down a shaft, is typically converted to circular motion by cranks, such as the cranks and pedals of a bicycle, or the crankshaft in an automobile engine, for example. It defines the up-down cycle that The up-and-down cycle consists of a down or power stroke and an up or travel stroke in which energy is applied and converted into circular motion. With the crank, the power stroke and travel stroke are identical.

エネルギー移動自体は、直線ではないが、円の曲線に従う。図１は、実線Ａで示される１つのペダルおよび破線Ｂで示されるもう１つのペダルの動力および移動を伴う自転車用のペダルおよびクランクの運動のサイクルを表わす。中線Ｃは、動力および移動の運動が各ペダルに対して対称的であることを示す。実線で示される曲線が水平であればあるほど、エネルギー移動は効率的である。動力のベクトルがクランクに垂直に適用され、動力の適用が１００％効率的であるサイクルに２つの時点（ｐｏｉｎｔｓ）のみがある。また、各サイクルに対して、力がどれほど適用されていてもエネルギーが移動されていない、２つの時点がある。これらは、図１の「０」動力位置である。自転車ペダルでは、上下の他に前後に移動する脚が「０」位置に優る（ｏｖｅｒｃｏｍｅ）。そのため、１つのペダルが完全に下がっている且つもう１つのペダルが完全に上がっているときに、我々は、前進運動を適用して、動力が適用され得る位置へとペダルを「そっと押す（ｎｕｄｇｅ）」。エンジンのクランクシャフトでは、フライホイール慣性が「０」位置に優る。 The energy transfer itself is not linear, but follows a circular curve. FIG. 1 represents the cycle of pedal and crank motion for a bicycle with power and movement of one pedal indicated by solid line A and another pedal indicated by dashed line B. FIG. Median line C indicates that the power and travel motions are symmetrical for each pedal. The more horizontal the curve represented by the solid line, the more efficient the energy transfer. There are only two points in the cycle where the power vector is applied perpendicular to the crank and the power application is 100% efficient. Also, for each cycle there are two points in time when no energy is being transferred no matter how much force is applied. These are the "0" power positions in FIG. In a bicycle pedal, a leg that moves forward and backward as well as up and down overcomes the "0" position. So when one pedal is fully down and the other is fully up, we apply forward motion to "nudge" the pedals into a position where power can be applied. )”. For engine crankshafts, flywheel inertia dominates the "0" position.

本発明は、ギアを駆動させるレバーの長さの線形に依存して度々より直線であるエネルギーの移動をもたらすレバー動力のギア機構を提供する。レバーは、完全に一周（ｃｉｒｃｌｅ）する必要がないため、望み通り長くなり得る。レバーが長ければ長いほど、機構はより効率的になる。 The present invention provides a lever-powered gear mechanism that results in energy transfer that is often more linear depending on the linearity of the length of the lever that drives the gear. The lever can be as long as desired since it does not have to circle completely. The longer the lever, the more efficient the mechanism.

レバー動力のギア機構は、移動のサイクルまたは行程より長い動力のサイクルまたは行程を特徴とし、これは、ギアの１回の「回転」に対して、より長い時間（ｍｏｒｅ ｔｉｍｅ）、動力が移される。ギアの各回転に対して、２つの「０」位置がある。しかしながら、２つのギアが同じシャフトに接続されていると、動力のサイクルまたは行程が重なるために、連続的な動力を有する。これは、動力および移動の行程が非対称であるからである。２つのギアを備える自転車の場合には、下へ押す脚が、上へ移動する脚よりゆっくり動いている。そのため、幾つかの時点で、両方の脚は同時に下へ押している。図面の図２は、２つのギアを有する自転車の動力および移動の行程の２つのサイクルを例証し、実線Ｄは第１ギアの行程を表わし、破線Ｅは第２ギアの行程を表わしている。第１ギアのための実線で示される曲線の水平セグメントは、実質的に全体の動力行程に効率的なエネルギー移動を提供する。その上、動力行程は、移動行程より高い持続時間を有する。
これは、動力行程および移動行程が、中線Ｆの位置によって示されるように非対称であるからである。破線Ｅで示される移動行程および動力行程を有する第２ギアは、実質的にその全体の動力行程に効率的なエネルギー移動を提供するために類似した方法で作動する。第１ギアおよび第２ギアはともに、動力レバーから被駆動ギアまでの連続的で、効率的なエネルギー移動を提供する。 Lever-powered gear mechanisms are characterized by longer power cycles or strokes than travel cycles or strokes, which means that power is transferred for more time for one "revolution" of the gear. . There are two "0" positions for each revolution of the gear. However, when two gears are connected to the same shaft, they have continuous power due to overlapping power cycles or strokes. This is because the power and travel paths are asymmetric. In the case of a bicycle with two gears, the leg that pushes down is moving slower than the leg that moves up. So at some point both legs are pushing down at the same time. FIG. 2 of the drawings illustrates two cycles of power and travel travel for a bicycle having two gears, with solid line D representing first gear travel and dashed line E representing second gear travel. The horizontal segment of the curve shown in solid line for first gear provides efficient energy transfer for substantially the entire power stroke. Moreover, the power stroke has a higher duration than the travel stroke.
This is because the power stroke and travel stroke are asymmetric as indicated by the position of the midline F. Second gear, with travel and power strokes indicated by dashed line E, operates in a similar manner to provide efficient energy transfer for substantially its entire power travel. Together, first gear and second gear provide continuous, efficient energy transfer from the power lever to the driven gear.

本発明による効率的なエネルギー移動を提供する位相ギアは、４つの差動ギアのセグメントから成る一体型ギアであり、４つの半径が、動力セグメント、移動セグメント、および２つの結合子セグメントに対応している。動力セグメントは、内ギアであり、移動セグメントは、動力セグメントより小さな半径を有する外ギアである。結合子セグメントは、１つの行程からもう１つの行程まで円滑に移行する内ギアのセグメントである。具体的な適用において伝動要件を満たすために、無限のピボット配置およびレバーの長さの他に、幾何学的形状によって決定される動力セグメントおよび移動セグメントの異なる縦横比がある。 The phase gear that provides efficient energy transfer according to the present invention is a unitary gear consisting of four differential gear segments, with four radii corresponding to the power segment, the travel segment, and the two coupling segments. ing. The power segment is the inner gear and the moving segment is the outer gear with a smaller radius than the power segment. A coupler segment is an internal gear segment that transitions smoothly from one stroke to another. In addition to infinite pivot placement and lever length, there are different aspect ratios of power and travel segments determined by geometry to meet transmission requirements in specific applications.

伝動システムにおいて動力比を変化させるための通常の方法は、ギアボックス中で異なる物理的ギアをシフトすることである。本発明のレバー動力のギア機構の修正された実施形態によって、伝動システム中で動力比を変化させるための異なるシステムが可能となる。本実施形態では、レバーは、レバーおよびギアが独立したピボットポイント（ｐｉｖｏｔ ｐｏｉｎｔｓ）を有しており、調整可能なはめ歯によって接続されている機構において動力行程および移動行程でセグメントギアを駆動させる。往復運動するレバーおよびセグメントギアの機構は、被駆動ギアに回転運動を送達する。レバーとセグメントギアとの間のはめ歯接続部のポイントは、セグメントギアと被駆動ギアとの間の可変ギア比を提供するように、レバーのピボットポイントに関連して調整可能である。レバーのピボットポイントにより接近した接続部のはめ歯ポイントは、より高いギア比をもたらし、さらにレバーポイントからの接続部は、より低いギア比をもたらす。 A common way to change the power ratio in a transmission system is to shift different physical gears in the gearbox. The modified embodiment of the lever-powered gear mechanism of the present invention allows different systems for varying the power ratio in the transmission system. In this embodiment, the lever has independent pivot points for the lever and gear to drive the segment gear on power and travel strokes in a mechanism connected by an adjustable cog. A reciprocating lever and segment gear mechanism delivers rotational motion to the driven gear. The point of the cog connection between the lever and the segment gear is adjustable relative to the pivot point of the lever to provide variable gear ratios between the segment gear and the driven gear. A cog point on the connection closer to the lever pivot point provides a higher gear ratio and a connection from the lever point provides a lower gear ratio.

本発明は、主要な目標として、固定した及び可変のギア比での継続的且つ効率的なエネルギー移動のためのレバー動作のギア伝動システムを有する。 The present invention has as a primary objective a lever-actuated gear transmission system for continuous and efficient energy transfer in fixed and variable gear ratios.

具体的な実施例が、明確にする目的で以下の説明に含まれているが、本発明の範囲内で、様々な詳細が変更され得る。 Although specific examples are included in the following description for purposes of clarity, various details may be changed within the scope of the invention.

＜本発明の目的＞
本発明の目的は、動力の入力から出力までの効率的なエネルギー移動のためのレバーおよびギアの伝動システムを提供することである。 <Object of the present invention>
It is an object of the present invention to provide a lever and gear transmission system for efficient energy transfer from power input to power output.

本発明の別の目的は、移動行程より長い動力行程を有するレバー動力の位相ギア機構を提供し、その結果、機構の１つのサイクルのために、動力が移されるときの時間がより長くなる。 Another object of the present invention is to provide a lever-powered phase gear mechanism having a power stroke that is longer than the travel stroke, resulting in a longer time when power is transferred for one cycle of the mechanism.

本発明の別の目的は、自転車のためのレバー動力の位相ギア機構を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a lever-powered phase gear mechanism for a bicycle.

本発明の別の目的は、可変ギア比を有しているレバー動力のはめ歯ギア機構を提供することである。 It is another object of the present invention to provide a lever powered cog gear mechanism having variable gear ratios.

本発明の別の目的は、自転車に動力を供給するように適応させた可変ギア比を有しているレバー動力のはめ歯ギア機構を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a lever powered cog gear mechanism having variable gear ratios adapted to power a bicycle.

本発明の他の及びさらなる目的は、本発明の以下の詳細な説明についての理解によって、または本発明の利用後に明らかになるだろう。 Other and further objects of the invention will become apparent from an understanding of the following detailed description of the invention or after use of the invention.

本発明の好ましい実施形態は、本発明が属する当該技術分野の当業者が、本発明を構築する且つ使用する方法を容易に理解できるための詳細な説明に対して選択され、添付図面で示されている。 The preferred embodiments of the present invention have been selected for detailed description and illustrated in the accompanying drawings in order that those skilled in the art to which the invention pertains may readily understand how to make and use the invention. ing.

従来のペダルおよびクランクの自転車移動または自動車エンジンのピストンおよびクランクシャフトの移動の対称的な動力行程および移動行程を表わすダイアグラムである。1 is a diagram representing the symmetrical power and travel strokes of conventional pedal and crank bicycle travel or automobile engine piston and crankshaft travel; 本発明によるレバーおよび位相ギアの伝動システムの非対称の動力行程および移動行程を表わすダイアグラムである。4 is a diagram representing the asymmetrical power and travel strokes of the lever and phase gear transmission system according to the present invention; 動力行程において被駆動ギアと係合する位相ギアの動力セグメントを有するレバーおよび位相ギアの伝動システムの回路図である。1 is a circuit diagram of a lever and phase gear transmission system with a phase gear power segment engaging a driven gear in a power stroke; FIG. 移動行程において被駆動ギアと係合する位相ギアの移動セグメントを有する図３のレバーおよび位相ギアの伝動システムのダイアグラムである。4 is a diagram of the lever and phase gear transmission system of FIG. 3 with the phase gear travel segment engaging the driven gear in its travel stroke; 被駆動ギアおよびホイールに動力を適用するための同位相におけるレバーおよび位相ギアの伝動システムの修正した実施形態の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a modified embodiment of an in-phase lever and phase gear transmission system for applying power to the driven gear and wheel; 移動位相における図５Ａのレバーおよび位相ギアの伝動システムの修正した実施形態の回路図である。5B is a circuit diagram of a modified embodiment of the lever and phase gear transmission system of FIG. 5A in the travel phase; FIG. 自転車用の二重の（ｄｕａｌ）レバーおよび位相ギアの固定ギア比の伝動システムを例証する本発明の別の修正した実施形態の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of another modified embodiment of the invention illustrating a dual lever and phase gear fixed gear ratio transmission system for a bicycle; 被駆動出力ギアに対する可変ギア比を有するレバーおよびセグメントギアの機構をで例証する本発明の別の修正した実施形態の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of another modified embodiment of the invention illustrating a lever and segment gear mechanism with variable gear ratios to the driven output gear; 被駆動出力ギアに対する高いギア比を有する図７の機構の回路図である。Fig. 8 is a circuit diagram of the mechanism of Fig. 7 having a high gear ratio for the driven output gear; 被駆動出力ギアに対する低いギア比を有する図７の機構の回路図である。Fig. 8 is a circuit diagram of the mechanism of Fig. 7 having a low gear ratio for the driven output gear; 主動力レバーの移動を同調するための補助的な位相ギアおよびレバーの機構とともに、図７－９の二重の主動力レバーおよび比率セグメントギアの機構を有している自転車の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a bicycle having the dual main power lever and ratio segment gear mechanism of FIGS. 7-9 along with an auxiliary phase gear and lever mechanism for coordinating movement of the main power lever;

図面を参照して、本発明は、動力レバー１２および位相ギア１４を含む、図３および４に示される好ましい実施形態のレバー動力のギア機構１０に関する。動力レバー１２は、動力入力端１２ａ、ピボットポイント１２ｂ、および動力出力端１２ｃを有し、ピボットポイント１２ｂは、エネルギーを出力端で固定された位相ギア１４に送達する際に、てこ力が増大した分、より接近している。 3 and 4, the present invention relates to a preferred embodiment lever-powered gear mechanism 10 shown in FIGS. The power lever 12 has a power input end 12a, a pivot point 12b and a power output end 12c, the pivot point 12b providing increased leverage in delivering energy to the phase gear 14 fixed at the output end. Minutes closer.

位相ギアは、４つの差動ギアセグメントを含み、４つの半径は、動力レバー１２のピボットポイント１２ｂで始まる半径１４ｂを有する動力セグメント１４ａ、動力レバー１２のピボットポイント１２ｂで始まる半径１４ｄを有する移動セグメント１４ｃ、および移動セグメント１４ｄの隣接した端部を有する動力セグメント１４ａの端部に接続する結合子セグメント１４ｅ、１４ｆを含んでいる。結合子セグメントは、動力サイクルから移動サイクルに円滑に移行し、動力サイクルに戻る。動力サイクルおよび移動サイクルが行われるときに、被駆動ギア１６が結合子セグメント１４ｅ、１４ｆを通って移動するにつれ、位相ギア１４はわずかにシフトする。結合子セグメント１４ｅ、１４ｆを介する被駆動ギア１６の回転によって誘発された位相ギア１４の並列シフト（ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｈｉｆｔ）Ｓがある。シフトは図４で見られるように並列であり、ここで、動力セグメント１４ａおよび移動セグメント１４ｃは、シフトを通って移動するとともにそれぞれの開始位置と並列なままである。並列シフトが達成される場合、位相ギア１４は、図３および図４のように対称的である。 The phase gear includes four differential gear segments, four radii: power segment 14a with radius 14b beginning at pivot point 12b of power lever 12 , travel segment with radius 14d beginning at pivot point 12b of power lever 12. 14c, and coupler segments 14e, 14f that connect to the ends of power segment 14a with the adjacent ends of moving segment 14d . The connector segment smoothly transitions from the power cycle to the travel cycle and back to the power cycle. Phase gear 14 shifts slightly as driven gear 16 moves through coupler segments 14e, 14f as power and travel cycles occur. There is a parallel shift S of phase gear 14 induced by rotation of driven gear 16 through coupler segments 14e, 14f . The shifts are parallel as seen in FIG. 4, where power segment 14a and travel segment 14c move through the shift and remain parallel to their starting positions. When parallel shifting is achieved, phase gear 14 is symmetrical as in FIGS.

動力セグメント１４ａの半径１４ｂは、移動セグメント１４ｃの半径１４ｄより大きく、その結果、被駆動ギア１６は、移動セグメント１４ｃよりも動力セグメント１４ａを通ってより速く移動する。動力行程は、動力セグメント１４ａのより大きな半径のために、移動行程より長い持続時間を有する。動力セグメント１４ａおよび移動セグメント１４ｃは、動力セグメント１４ａと移動セグメント１４ｃの太線を用いて図４に示されるような効率的な２つの差動ギア中にある。
位相ギア１４の動力セグメント１４ａは、図２に示されるような各機構のサイクルに効率的な動力曲線Ｄｐを提供する。動力セグメント１４ａより小さな半径を有する移動セグメント１４ｃは、結果として、より小さな移動曲線Ｄｔ、およびラインＦによってマークされた図２の動力曲線および移動曲線の結果的な非対称をもたらす。 Radius 14b of power segment 14a is greater than radius 14d of moving segment 14c so that driven gear 16 moves faster through power segment 14a than moving segment 14c . The power stroke has a longer duration than the travel stroke due to the larger radius of the power segment 14a . Power segment 14a and travel segment 14c are in two efficient differential gears as shown in FIG. 4 with the bold lines of power segment 14a and travel segment 14c.
Power segment 14a of phase gear 14 provides an efficient power curve Dp for each mechanism cycle as shown in FIG. Travel segment 14c , which has a smaller radius than power segment 14a , results in a smaller travel curve Dt and a consequent asymmetry of the power and travel curves in FIG.

エネルギーは、動力レバー１２を動力入力アーク１２ｄに通して動かすことによって発達され、位相ギア１４の動力セグメント１４ａによって被駆動ギア１６に移される。被駆動ギアは、連続して、動力セグメント１４ａ、結合子セグメント１４ｅ、移動セグメント１４ｃ、および結合子セグメント１４ｆを係合しつつ、常に同じ方向、即ち、図３および４において反時計回りに回転する。動力セグメント１４ａおよび両方の結合子セグメント（１４ｅ、１４ｆ）は、外ギアであり、移動セグメント１４ｃは、内ギアである。 Energy is developed by moving power lever 12 through power input arc 12 d and transferred to driven gear 16 by power segment 14 a of phase gear 14 . The driven gear always rotates in the same direction , i.e. counterclockwise in FIGS . do. Power segment 14a and both coupler segments (14e, 14f) are external gears and travel segment 14c is an internal gear.

図３および４の動力レバー１２、位相ギア１４、および被駆動ギア１６は、図２の実線Ｄｐで見られる動力および移動のサイクルを実行する。実線曲線の水平セグメントは、実質的に全体の動力行程１２ｄに効率的なエネルギー移動を提供する。図５ａおよび５ｂは、動力サイクル（図５ａ）と移動サイクル（図５ｂ）との間の位相ギア２０のシフトを提供する際の本発明の修正した実施形態を示す。ギアのピボットポイント２０ａは、位相ギア２０の外部に置かれる。動力レバー２２は、マシンフレームＦ上にピボットポイント２２ａを有し、レバーのピボットポイント２２ａとギアのピボットポイント２０ａとの間で伸張するギアのレバー部２２ｂを有する。 The power lever 12, phase gear 14, and driven gear 16 of FIGS. 3 and 4 perform the cycle of power and travel seen by the solid line Dp in FIG. The horizontal segment of the solid curve provides efficient energy transfer for substantially the entire power stroke 12d . Figures 5a and 5b show a modified embodiment of the invention in providing shifting of the phase gear 20 between the power cycle (Figure 5a) and the travel cycle (Figure 5b). The gear pivot point 20 a is located external to the phase gear 20 . The power lever 22 has a pivot point 22a on the machine frame F and a gear lever portion 22b extending between the lever pivot point 22a and the gear pivot point 20a .

動力レバー２２を動力行程２４に通して動かす際に、ギアのレバー部２２ｂは、被駆動ギア２６およびホイール２８を矢印の方向に向けるように、動力セグメント２０ｂを介して位相ギア２０を作動させる。オフセットギアのピボット２０ａは、結合子セグメント２０ｃを介する移動セグメント２０ｄへの、および再び、結合子セグメント２０ｅから動力セグメント２０ｂへの位相ギア２０のシフトに適応する。被駆動ギア２６が、動力セグメント２０ｂを出て結合子セグメント２０ｃに達するとき、および移動セグメント２０ｄに入る前に、被駆動ギア２６の回転によって、位相ギア２０は、わずかに軸２０ａで旋回する（ｐｉｖｏｔ）か又はシフトする。 In moving power lever 22 through power stroke 24, gear lever portion 22b actuates phase gear 20 via power segment 20b to orient driven gear 26 and wheel 28 in the direction of the arrow. The offset gear pivot 20a accommodates the shifting of the phase gear 20 via the coupler segment 20c to the travel segment 20d and again from the coupler segment 20e to the power segment 20b. As driven gear 26 exits power segment 20b and reaches connector segment 20c and before entering travel segment 20d , rotation of driven gear 26 causes phase gear 20 to pivot about axis 20a slightly. pivot or shift.

動力レバー２２を移動行程に通して動かす際に、矢印Ｇの方向に動くギアのレバー部２２ｂは、被駆動ギア２６を結合子セグメント２０ｅを介して動力セグメント２０ｂに向けるように、移動セグメント２０ｄを介して位相ギア２０を作動させる。被駆動ギア２６が移動セグメント２０ｄを出て結合子セグメント２０ｅに達するときに、被駆動ギア２６の回転によって、全体の位相ギア２０は、わずかに軸２０ａ上で旋回して、図５ａの位置にシフトする。 In moving the power lever 22 through its travel , the lever portion 22b of the gear, which moves in the direction of arrow G, is moved through the travel segment 20d so as to direct the driven gear 26 through the coupling segment 20e to the power segment 20b. to actuate phase gear 20 via . As driven gear 26 exits travel segment 20d and reaches connector segment 20e, rotation of driven gear 26 causes entire phase gear 20 to pivot slightly on axis 20a to the position of FIG. 5a. shift.

シフトが図５ａ－ｂでのようなわずかなピボット運動によって達成される場合、位相ギア２０は、非対称の「ナス形状」を有する。 If the shift is accomplished by a slight pivoting motion as in Figures 5a-b, the phase gear 20 has an asymmetrical "pear shape".

動力レバー２２のピボットポイント２２ａで始まる動力セグメント２０ｂの半径（図５ｂ）は、移動セグメント２０ｄの半径より大きく、それによって、動力サイクルおよび移動サイクルの非対称を維持し、動力サイクルは、より長くなっている。 The radius of power segment 20b (FIG. 5b) beginning at pivot point 22a of power lever 22 is greater than the radius of travel segment 20d , thereby maintaining the asymmetry of the power and travel cycles, with the power cycle being longer. It's becoming

無限のピボットポイントの配置およびレバーの長さの他に、幾何学的形状によって決定される動力セグメントおよび移動セグメントの異なる縦横比がある。例えば、主動力レバーのピボット３０は、図６に示されるようにギアピボット３２の向こう（ｂｅｙｏｎｄ）にあり得る。ホイールハブ３８上に被駆動ギア３６を備える自転車３４において、動力レバー４０は、自転車フレームＦ上にピボットポイント３０を有している。位相ギア４２に付けられたオフセットギアのピボット３２の各々は、レバー端部の中間のポイントで動力レバー４０に接続する。動力位相を通る各動力レバーの移動によって、エネルギーは、位相ギアの動力セグメント４２ａを介して被駆動ギアに移り、結合子セグメントを介して移動セグメントにシフトし、および再び、結合子セグメントを介して移動セグメント４２ｂにシフトする。 In addition to infinite pivot point placement and lever length, there are different aspect ratios of power and travel segments determined by geometry. For example, the main power lever pivot 30 may be beyond the gear pivot 32 as shown in FIG. In a bicycle 34 with a driven gear 36 on a wheel hub 38, the power lever 40 has a pivot point 30 on the bicycle frame F. Each of the offset gear pivots 32 attached to the phase gear 42 connects to the power lever 40 at a point midway between the lever ends. Movement of each power lever through the power phase transfers energy through the power segment 42a of the phase gear to the driven gear, shifts through the coupler segment to the travel segment, and back through the coupler segment. Shift to movement segment 42b.

図６に示される自転車は、二重の動力レバーおよび位相ギアの駆動機構を有し、１つは実線で示され、もう１つは仮想線で示されている。これらの動力レバーを操作するサイクラー（ｃｙｃｌｅｒ）は、図２の実線および破線の動力曲線によって表わされるように被駆動ギアに送達された連続した効率的な動力を発達させる。図６の実線の機構は、上へと移動する移動位相にあり、移動セグメントは、被駆動ギアに係合している。仮想線の機構は、初期に、下へと移動する動力位相にあり、動力セグメントは、被駆動ギアに係合している。図６の実施形態では、各動力セグメントの半径は、レバーのピボットポイント３０で始まり、動力サイクルおよび移動サイクルの非対称を維持するように移動セグメントの半径より大きく、動力サイクルは、より長くなっている。図６における各位相ギアの位置を観察する際に、機構の動力サイクルおよび移動サイクルの非対称によって、両方の動力レバーが、機構操作の一部分のための動力位相に入ることを理解されたい。図６の位相ギアは、図５ａ－ｂの機構に関する方法と実質的に同じ方法で、被駆動ギアの回転によって動力サイクルと移動サイクルとの間でわずかにシフトする。 The bicycle shown in FIG. 6 has a dual power lever and phase gear drive mechanism, one shown in solid lines and one in phantom lines. A cycler operating these power levers develops continuous efficient power delivered to the driven gear as represented by the solid and dashed power curves in FIG. The solid line mechanism in FIG. 6 is in the upward moving phase, with the moving segment engaging the driven gear. The mechanism in phantom is initially in a downward moving power phase with the power segment engaging the driven gear. In the embodiment of FIG. 6, the radius of each power segment, beginning at the lever pivot point 30, is greater than the radius of the travel segment to maintain the asymmetry of the power cycle and travel cycle, and the power cycle is longer. . In observing the position of each phase gear in FIG. 6, it should be appreciated that due to the asymmetry of the mechanism's power cycle and travel cycle, both power levers enter the power phase for a portion of the mechanism's operation. The phase gear of Figure 6 shifts slightly between the power cycle and the travel cycle with rotation of the driven gear in substantially the same manner as for the mechanism of Figures 5a-b.

本発明のレバー動力のギア機構は、伝動システムにおいて動力比を変化させるための手段を提供し、図７－９に示される。レバー５０の伝動によって、駆動ギア５２は完全に一周しないが、前後に移動する。駆動ギアは、「パイ」状のギアセグメントであり、ギア歯５２ａは、被駆動ギア５４の歯と完全に噛合している。動力レバー５６は、ピボットポイント５６ａおよびはめ歯トラック（ｃｏｇ ｔｒａｃｋ）５６ｂを有し、はめ歯トラックは、レバーのピボットポイントと出力端５６ｃとの間に位置している。動力レバーによって動かされるパイ状の駆動ギアセグメントは、レバーのピボットポイントとは無関係の及びレバー移動のない、ギアピボット５２ａを有している。レバーの回転の中心は、駆動ギアの回転の中心からずれており（ｏｆｆｓｅｔ）、動力レバーは、移動５６ｄの固定したアークを有している。 The lever-powered gear mechanism of the present invention provides a means for varying the power ratio in a transmission system and is shown in FIGS. 7-9. The transmission of the lever 50 causes the drive gear 52 to move back and forth, although it does not make a full turn. The driving gear is a "pie" shaped gear segment, with gear teeth 52 a fully meshing with the teeth of driven gear 54 . The power lever 56 has a pivot point 56a and a cog track 56b, the cog track being located between the lever pivot point and the output end 56c. The pie-shaped drive gear segment moved by the power lever has a gear pivot 52a that is independent of the lever pivot point and free of lever movement. The center of rotation of the lever is offset from the center of rotation of the drive gear and the power lever has a fixed arc of travel 56d.

動力レバーには、はめ歯トラックに沿って移動可能なはめ歯５８が設けられ、はめ歯は駆動ギア５２と係合している。駆動ギアへのその接続部のポイントを変更するようにはめ歯を動かすことによって、駆動ギアの移動５２ｂのアークは変化し、はめ歯は機構のギア比を制御する。はめ歯５８がレバーの回転５６ａの中心により接近しているときに（図８）、移動の駆動ギアのアークはより大きい。はめ歯５８が回転５６ａの中心からさらに離れていときに（図９）、移動のアークはより小さい。したがって、はめ歯を回転の中心のより近くに動かすことによって、結果として、レバーの移動と駆動ギアの移動との間の比率はより高くなる。はめ歯をさらに離して位置付けることによって、結果として、レバーと駆動ギアとの間の比率はより低くなる。はめ歯の考えられ得る位置が無限数にあるため、無限数の比率が存在する。駆動ギアおよび動力レバーが異なる回転の中心を有するため、はめ歯上にわずかなずれがあるが、そのずれは比較的微小なものである。 The power lever is provided with a cog 58 movable along a cog track and engaging the drive gear 52 . By moving the cog to change the point of its connection to the drive gear, the arc of movement 52b of the drive gear is changed and the cog controls the gear ratio of the mechanism. When the cog 58 is closer to the center of rotation 56a of the lever (FIG. 8), the drive gear arc of travel is greater. When the cog 58 is further away from the center of rotation 56a (FIG. 9), the arc of travel is smaller. Therefore, moving the cog closer to the center of rotation will result in a higher ratio between lever travel and drive gear travel. Positioning the cogs further apart results in a lower ratio between the lever and the drive gear. Since there are an infinite number of possible cog positions, an infinite number of ratios exist. Since the drive gear and power lever have different centers of rotation, there is a slight deviation on the cog, but the deviation is relatively small.

図１０は、図７－９の機構に類似した二重のレバーギア機構によって駆動された後輪を有する自転車を例証し、これは、自転車フレームＦ上に動力レバーピボット６２、およびはめ歯トラック６４を備える主動力レバー６０ｐ－ｔを含む。駆動ギア６６は、自転車フレーム上にピボット６６ａを、およびホイールハブ６８上に取り付けられた被駆動ギアを回転させるための内ギアセグメント６６ｂを備える、「パイ」状のセグメントである。ギア比は、動力レバーと駆動ギアとの間の接続部のポイントとしてはめ歯トラックにおけるはめ歯７０の位置に従って制御される。サイクリスト（ｃｙｃｌｉｓｔ）は、動力レバーの上下移動および選択されたギア比によって自転車に動力を供給する。 FIG. 10 illustrates a bicycle having a rear wheel driven by a dual lever gear mechanism similar to that of FIGS. including the main power lever 60p-t provided. The driving gear 66 is a "pie" shaped segment with a pivot 66a on the bicycle frame and an internal gear segment 66b for rotating the driven gear mounted on the wheel hub 68. The gear ratio is controlled according to the position of cog 70 on the cog track as the point of connection between the power lever and drive gear. A cyclist powers a bicycle by moving a power lever up and down and selecting a gear ratio.

動力レバーの上下の作用は、位相ギアおよびレバーの機構８０によって同調される。位相ギアおよびレバーの機構は、何も駆動せず、代わりに、主動力レバーへのそのレバー接続によって往復運動する上下移動を受ける。 The up and down action of the power lever is coordinated by a phase gear and lever mechanism 80 . The phase gear and lever mechanism does not drive anything, but instead undergoes reciprocating up and down movement by its lever connection to the main power lever.

二重の位相ギアおよびレバーの機構８０は、主動力レバーの動力行程および移動行程を同調させ、そのため、ホイールハブ６８およびホイール６８ａに一定して動力が適用される。 A dual phase gear and lever mechanism 80 synchronizes the power and travel strokes of the main power lever so that there is constant power applied to wheel hub 68 and wheel 68a.

二重の位相ギアおよびレバーの機構８０は、図１０に示されるように、自転車フレームに固定されたギアハブに取り付けられた同調するギア８５を共有し、ギア歯は、各位相ギア８２、８４と係合している。 The dual phase gear and lever mechanism 80 shares a synchronous gear 85 mounted on a gear hub fixed to the bicycle frame as shown in FIG. engaged.

第１位相ギアおよびレバーの機構８６は、主動力レバー６０ｔに対するピボット取付部８６ｂおよびフレームに対するピボット取付部８６ｃを備えるレバー８６ａを含む。位相ギア８２に対するレバーピボット８６ｄもある。 A first phase gear and lever mechanism 86 includes a lever 86a having a pivot mounting 86b to the main power lever 60t and a pivot mounting 86c to the frame. There is also a lever pivot 86d for phase gear 82.

第２位相ギアおよびレバーの機構８８は、第１機構と同じレバーの構成要素および取付部を含む。第１および第２の位相ギアおよびレバーの機構は、異なる段階での主動力レバーへのそれらの結合によって、動力行程および移動行程における異なる段階にある。 The second phase gear and lever mechanism 88 includes the same lever components and mountings as the first mechanism. The first and second phase gear and lever mechanisms are at different stages in the power and travel strokes due to their coupling to the main power lever at different stages.

そのため、図１０で見られるように、主動力レバー６０ｐが動力行程において下へと移動し、第２レバー８８ａを引くとともに、第２位相ギア８４の動力セグメントは、同調するギア８５と係合して、それを回転させる。同時に、同調するギアは、第１位相ギア８２の移動セグメントと係合して、それを駆動させることで、右に動かし、レバー８６ａによって、主動力レバー６０ｔを上向きの移動行程に動かす。 Thus, as seen in FIG. 10, as the main power lever 60p moves down on its power stroke and pulls on the second lever 88a, the power segment of the second phase gear 84 engages the cooperating gear 85. and rotate it. At the same time, the tuning gear engages and drives the travel segment of the first phase gear 82 to move it to the right, causing the lever 86a to move the main power lever 60t into an upward travel stroke.

結果として、主動力レバー６０ｐ－ｔおよびそれらのセグメントギアが、完全に一周して移動しないために、二重の同期する位相ギアおよびレバーの機構は、各々、主動力レバーが次の動力行程のために移動行程を通って開始位置へと自由に移動するように、フリーホイールとして作用する。 As a result, because the main power levers 60p-t and their segment gears do not move a full circle, the dual synchronous phase gear and lever mechanisms each cause the main power lever to It acts as a freewheel so that it is free to move through the travel stroke to the starting position.

図１０の自転車は、はめ歯トラックにおいてギア比制御のはめ歯の位置によって選択された可変ギア比、および二重の位相ギアおよびレバーの機構によって動力行程および移動行程において同調された駆動レバーを有して、二重の主動力レバーおよびギアの動力によって駆動される。自転車の主動力駆動装置は、差動ギア比が、そのギア比制御のはめ歯設定に従って、各主レバーに対して選択され得るような装置である。 The bicycle of FIG. 10 has a variable gear ratio selected by the position of the gear ratio control cog on the cog track, and a drive lever synchronized in power and travel strokes by a dual phase gear and lever mechanism. and driven by the power of dual main power levers and gears. A bicycle main power drive is such a device that the differential gear ratio can be selected for each main lever according to the cog setting of that gear ratio control.

本発明の原則を具体化する構造に対して様々な変更がなされてもよい。例えば、本発明によるイヤーギアの代替実施形態は、位相ギアが、内ギアよりも大抵、外にあるように、ギアセグメントが反転しているギアを含むことが認識され得る。歯の内巻きの（ｉｎｖｏｌｕｔｅ）幾何学的形状のために、被駆動ギアが位相ギアに比例してはるかに小さいときに、この代替が好ましいかもしれない。加えて、または代替的に、本発明によるレバーの代替実施形態の別の実施例は、ホイールを駆動させる様々なレバー（ｖａｒｉ－ｌｅｖｅｒ）、および図１０で示されるような同調する機構としてのみ作用する位相ギアの場合に存在する。そのような実施形態は、被駆動ギアの内部にワンウェイクラッチ（フリーホイール）を有するように提供され得る。前述の実施形態は、限定する意味ではなく、例示的な意味で明記されている。本発明の範囲は、ここに添付される請求項によって画定される。 Various modifications may be made to the structure embodying the principles of the invention. For example, it may be recognized that alternative embodiments of ear gears according to the present invention include gears in which the gear segments are reversed such that the phase gear is more often out than the inner gear. This alternative may be preferred when the driven gear is much smaller in proportion to the phase gear due to the involute geometry of the teeth. Additionally or alternatively, another example of an alternative embodiment of a lever according to the present invention is a vari-lever that drives the wheels and acts solely as a synchronizing mechanism as shown in FIG. exists for phase gears with Such embodiments may be provided with a one-way clutch (freewheel) inside the driven gear. The foregoing embodiments are set forth in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the invention is defined by the claims appended hereto.

Claims (1)

往復運動を回転運動に変換する及びそのような回転運動を被駆動ギア（２６）に送達するための位相ギア（２０）であって、該位相ギア（２０）が、
動力セグメント（２０ｂ）と移動セグメント（２０ｄ）、動力セグメント（２０ｂ）と移動セグメント（２０ｄ）との間の第１結合子セグメント（２０ｃ）、および移動セグメント（２０ｄ）と動力セグメント（２０ｂ）との間の第２結合子セグメント（２０ｅ）、ピボットポイント（２０ａ）を有し、
ここで、前記ピボットポイント（２０ａ）は、マシンフレーム（F）上のピボットポイント（２２ａ）に回転可能に接続するレバー部（２２ｂ）の一端と回転可能に接続し、前記マシンフレーム（F）上の前記ピボットポイント（２２ａ）を中心として位相ギア（２０）を回転可能とし、
４つのセグメント（２０ｂ、２０ｄ、２０ｃ、２０ｅ）が、連続的なギア表面を画定するために連結され、各セグメント（２０ｂ、２０ｄ、２０ｃ、２０ｅ）が、曲率半径を有し、位相ギア（２０）および被駆動ギア（２６）の係合が、移動セグメント（２０ｄ）よりも動力セグメント（２０ｂ）においてより長い持続時間を有する係合であるように、動力セグメント（２０ｂ）が、移動セグメント（２０ｄ）との間の第１結合子セグメント（２０ｃ）は、第２結合子セグメント（２０ｅ）よりも大きな長さを有し、
前記被駆動ギア（２６）が前記動力セグメント（２０ｂ）を出て第１又は第２結合子セグメント（２０ｄ、２０ｅ）に達するように、
前記被駆動ギア（２６）の回転によって前記位相ギア（２０）が位相ギア（２０）のピボットポイント（２０ａ）まわりで旋回し、動力サイクルと移動サイクルの間でシフトすることを特徴とする、位相ギア。 A phase gear (20) for converting reciprocating motion into rotary motion and delivering such rotary motion to a driven gear (26) , the phase gear (20) comprising:
a first connector segment (20c ) between the power segment (20b) and the moving segment (20d ); and between the moving segment ( 20d ) and the moving segment (20b). a second connector segment (20e) between, having a pivot point (20a) ;
wherein said pivot point (20a) is rotatably connected to one end of a lever portion (22b) rotatably connected to a pivot point (22a) on said machine frame (F); a phase gear (20) rotatable about said pivot point (22a) of
Four segments (20b, 20d, 20c, 20e) are connected to define a continuous gear surface, each segment (20b, 20d, 20c, 20e) having a radius of curvature and a phase gear (20 ) and the driven gear (26) is an engagement having a longer duration in the power segment (20b) than in the travel segment (20d ), so that the power segment (20b) is in the travel segment (20d) . ) has a length greater than the second connector segment (20e ), and
so that the driven gear (26) exits the power segment (20b) and reaches a first or second connector segment (20d, 20e) ;
phasing, characterized in that rotation of said driven gear (26) causes said phase gear (20) to pivot about a pivot point (20a) of phase gear (20) and shift between power and travel cycles . gear.
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